考研数学高等数学强化习题-不定积分
- 格式:docx
- 大小:833.16 KB
- 文档页数:18
模块五 不定积分Ⅰ经典习题一.原函数与不定积分1、设,0(),0x e x f x x x ⎧≥=⎨<⎩,1sin ,0()0,0x x g x xx ⎧≠⎪=⎨⎪=⎩下述命题成立的是( ) (A )()f x 在[1,1]-上存在原函数 (B )(0)g '存在 (C )()g x 在[1,1]-上存在原函数 (D )1()()xF x f t dt -=⎰,则(0)F '存在2、若()f x 的导函数是sin x ,则()f x 有一个原函数为 ( ) (A) 1sin x + (B) 1sin x -\(C) 1cos x + (D) 1cos x -3、在下列等式中,正确的结果是 ( ) (A)()()df x dx f x dx=⎰ (B) ()()f x dx f x '=⎰ (C) ()()df x f x =⎰ (D) ()()d f x dx f x =⎰4、已知()F x 是()f x 的一个原函数,则()--=⎰xx ef e dx _____.二.有理函数积分5、计算下列不定积分(1)32211++-⎰x x dx x (2)()()222311x dx x x +-+⎰ ;(3)25613x dx x x +-+⎰ (4)2100(1)-⎰x dx x (5)21(21)(1)++⎰dx x x (6)21(1)-⎰dx x x(7)()7711x dx x x -+⎰ (8)226114(1)-+-⎰x x dx x x (9)()()22121---⎰dx xx x (10)()()3222412+++++⎰x x xdx xx x(11)241x dx x -⎰ (12)()2311x dx x x +-⎰ (13)33156x dx x x ++-⎰ (14)421dxx x ++⎰三.可化为有理函数的积分1.三角有理式(6、计算下列不定积分 (1)()1sin sin 1cos ++⎰xdx x x (2)3sin cos ⎰dx x x(3)3sin 2cos +⎰x dx x (4)211cos +⎰dx x(5)sin 1sin +⎰x dx x (6)22221sin cos +⎰dx a x b x(7)()()210sin cos ≠+⎰dx ab a x b x (8)()12cos sin dx x x+⎰(9)64tan cos sin ⎰x x dx x(10)41sin ⎰dx x 2.指数有理式的积分7、计算下列不定积分.(1)311++⎰x xe dx e (2)211+⎰xdx e (3)1x x dx e e --⎰ (4)()211x dx e +⎰四.根式的处理8、计算下列不定积分 (1)⎰(2)(3)3(4)⎰(5)(6)⎰(7) (8),9、计算下列不定积分(1)()0>⎰a(2)(3)(4)(5)⎰(6)五.分部积分法的使用10、计算下列不定积分 (1)2ln sin sin ⎰x dx x (2)()2ln 1-⎰xdx x(3)2sin ⎰x xdx (4)22arctan 1+⎰x xdx x 》(5)()2ln 1+-⎰x x dx x (6)2arctan ⎰xxe dx e (7)()2arcsin ⎰x dx (8)2ln 1-⎰x dx x11、计算下列不定积分(1)(2lnx dx ⎰(2)2xdx(3)⎰(4) (5)()22arctan 1x xdx x +⎰(6)arcsin⎰ (7)2cos sin cos xx xe dx x+⎰ (8)22sec tan x x x dx x -⎰ 12、若()f x 的一个原函数为2ln x ,则()'=⎰xf x dx ( )|(A) 2ln ln -+x x C (B) 22ln ln ++x x C(C) 22ln ln -+x x C (D) 2ln ln ++x x C13、已知sin xx是()f x 的原函数,求()3'⎰x f x dx . 14、已知曲线()y f x =过点1(0,)2-,且其上任一点(,)x y 处的切线斜率为2ln(1)x x +,求()f x .15、求积分()sin ln ⎰x dx .16、已知()f x 有二阶连续导数,证明:()()()121212124x xf x dx f x f x C '''-=---+⎰. 六.其他考查形式17、设231,0()1,012,1x f x x x x x <⎧⎪=+<≤⎨⎪>⎩求 ()f x dx ⎰.18、设22(sin )cos 2tan (01),f x x x x '=+<<则()___f x =Ⅱ参考答案一.原函数与不定积分1、【答案】:(C )【解析】:()g x 在[1,1]-上连续,故存在原函数(A )不正确,()f x 在点0x =处具有跳跃间断点,故在包含此点的区间内不存在原函数 2、【答案】:(B) ^【解析】:由()f x 的导函数是sin x ,即()sin f x x '=,得()()sin cos f x f x dx xdx x C '===-+⎰⎰, 其中C 为任意常数.所以()f x 的原函数12()()(cos )sin F x f x dx x C dx x C x C ==-+=-++⎰⎰,其中12,C C 为任意常数.令10C =,21C =得()1sin F x x =-.故选(B). 3、【答案】:(A)【解析】:由不定积分的概念和性质可知,()()()()df x dx f x dx f x .dx'==⎰⎰!()()()f x dx df x f x C '==+⎰⎰,C 为常数.()()d f x dx f x dx.=⎰故应选(A). 4、【答案】:()--+xF eC【解析】:因为()F x 是()f x 的一个原函数,故()()'=F x f x .令-=xu e,则()()()()()-----=-=-=-+=-+⎰⎰⎰x x x x x e f e dx f e de f u du F u C F e C . 二.有理函数积分5、(1)【答案】:()3211ln221-++++x xx C x|【解析】:()()322223212131111221111ln 221+++⎡⎤⎛⎫=++=++- ⎪⎢⎥---+⎣⎦⎝⎭-=++++⎰⎰⎰x x x x dx x dx x dx x x x x x x x Cx(2)【答案】: ()21513ln 1ln 1ln +1arctan 4422x x x x C -++---+(3)【解析】:通过变换,将积分转化为常见积分,即222538613613613x x dx dx dx x x x x x x +-=+-+-+-+⎰⎰⎰2221(613)82613(34d x x dx x x x -+=+-+-+⎰⎰) 223(1ln(613)432(1x d x x x -=-++-+⎰)2)2213ln(613)4arctan 22x x x C -=-+++ }(4)【解析】:原式=1001111()()()x x dx x +-+-⎰99100111()()x dxdx x x +=+--⎰⎰ 98991002111()()()dx dx dxx x x =++---⎰⎰⎰979899111974999()()()x x x C ------=---+ (5)【解析】:设221(21)(1)211+=+++++A Bx C x x x x ,计算得421;;555==-=A B C . ()()2222224211211211555(21)(1)2115215151211ln 21ln 1arctan 555⎛⎫-++ ⎪+=+=-+ ⎪+++++++ ⎪⎝⎭=+-+++⎰⎰⎰⎰⎰x d x d x dx dx dx x x x x x x x x x x C(6)【解析】:22221111111(1)(1)(1)(1)1(1)--=-=-+=-+------x x x x x x x x x x x x22221111111ln (1)(1)(1)1(1)11⎡⎤--==-=-+=-+⎢⎥-------⎣⎦⎰⎰x x x dx dx C x x x x x x x x x x x (7)【解析】:72ln ln 17x x C -++ ((8)【解析】:2226114421(1)1(1)-+=+----x x x x x x x222611442114ln 2ln 1(1)1(1)1⎛⎫-+=+-=+-++ ⎪----⎝⎭⎰⎰x x dx dx x x C x x x x x x (9)【解析】:()()()()()()222211211212111==+++-+-----+--A B C Dx x x xx x x x x x 其中1111;;;31242==-=-=-A B C D . 故()()()()()22222111111312422112121111111ln 2ln 1ln 1312421⎛⎫--- ⎪==+++ ⎪-+-------- ⎪⎝⎭=--+--++-⎰⎰dx dx x x x x x x x x x x x x x C x (10)【解析】:()()()322222421122+++=+++++++++x x xA B Cx Dx x x xx x x #其中1;2;0;1====-A B C D .()()()3222222412121ln 22121122⎛⎫++=+-=+-- ⎪ ⎪++++++++++⎝⎭⎰⎰⎰x x xdx dx x dx x x x x x x x x x x222112112⎛⎫+⎪⎝⎭==+++⎛⎫++⎪⎝⎭⎝⎭⎰⎰d xdx Cx xx,故()()322242ln2212++=+--++++⎰x x x dx x Cxx x x(11)【解析】:111ln arctan412xx Cx+-+-(12)【解析】:()221ln ln1ln136x x x x C-+-++++(13)【答案】:【解析】:(14)【答案】:2211ln41x xCx x++++-+|【解析】:()()42222222111122221111111ln41x xdx dxdxx x x x x xx x x xx xCx x⎡⎤+-⎢⎥==-⎢⎥++++-+++-+⎢⎥⎣⎦++=+-+⎰⎰⎰()2211ln86xx Cx x-++++333222111117544215656161211123422411114ln1428231231224⎛⎫+⎪+-⎛⎫=+=+-⎪⎪+-+--++⎝⎭ ⎪⎝⎭⎡⎤⎛⎫+⎪⎢⎥⎡⎤⎛⎫⋅++⎢⎥⎪⎝⎭⎢⎥⎛⎫⎣⎦⎣⎦=+----⋅⎪⎝⎭⎛⎫⎛⎫⎛⎫+++⎪ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎰⎰⎰⎰xx xdx dx x dxx x x x x x xxdd xx x dxx x()222111ln86+-=++++⎰dxxx Cx x6、(1)【解析】:利用万能公式:22212cos ,sin ,(tan )112t t xx x t t t -===++,令2arctan x t =,则221=+dx dt t()22222222211sin 1111112ln sin 1cos 2422111111tan ln tan tan 42222⎛⎫+ ⎪+++⎛⎫⎝⎭==++=+++ ⎪+⎛⎫-⎝⎭+ ⎪++⎝⎭=+++⎰⎰⎰t x t t dx dt t dt t t t C x x t t t t t x x xC (2)【答案】:21tan ln tan 2x x C ++ 【解析】:先作恒等变形,凑微分得2241tan 1tan tan ln tan tan cos tan 2dx x I d x x x C x x x +===++⎰⎰ (3)【解析】:()231cos sin cos 2cos 2cos -=-++⎰⎰x x dx d x x x,令cos =t x ,故。
考研真题不定积分考研真题不定积分在考研数学中,不定积分是一个重要的概念和考点。
不定积分是求函数的原函数的过程,也是求解一些常见的微积分问题的方法之一。
考研真题中的不定积分题目涉及到了很多不同的方法和技巧,对于考生来说是一个很大的挑战。
在本文中,我们将探讨考研真题中的不定积分问题,并提供一些解题思路和技巧。
在考研数学中,不定积分是求解函数的原函数的过程。
原函数是指在给定函数的导数等于该函数的函数。
不定积分可以看作是导数的逆运算。
在解不定积分题目时,我们需要找到函数的原函数,并确定积分常数。
考研数学中的不定积分题目通常涉及到一些常见的函数,如幂函数、指数函数、三角函数等。
在解题时,我们可以利用一些基本的积分公式和性质来简化计算过程。
例如,对于幂函数,我们可以利用幂函数的积分公式进行计算。
对于指数函数和三角函数,我们可以利用它们的特殊性质来求解不定积分。
除了基本的积分公式和性质,我们还可以利用一些常见的积分技巧来解决不定积分题目。
例如,我们可以利用换元法、分部积分法、三角代换等方法来简化计算过程。
这些技巧可以帮助我们将复杂的不定积分问题转化为简单的形式,从而更容易求解。
在考研真题中,不定积分题目通常涉及到一些复杂的函数和积分形式。
这就需要我们具备一定的数学知识和解题技巧。
在解题时,我们可以先观察题目给出的函数形式,然后根据函数的性质和积分技巧选择合适的方法进行求解。
同时,我们还需要注意题目给出的条件和要求,以便正确地求解不定积分。
在解不定积分题目时,我们还需要注意一些常见的错误和陷阱。
例如,忘记加上积分常数、计算错误、选择错误的积分方法等。
为了避免这些错误,我们可以在解题过程中进行反复检查和验证。
同时,我们还可以多做一些练习题目,提高自己的解题能力和技巧。
总之,考研真题中的不定积分是一个重要的考点,对考生来说是一个很大的挑战。
在解题时,我们可以利用基本的积分公式和性质,运用一些常见的积分技巧,注意题目给出的条件和要求,避免常见的错误和陷阱。
《高等数学》不定积分课后习题详解(总58页)不定积分内容概要课后习题全解习题4-11.求下列不定积分:知识点:直接积分法的练习——求不定积分的基本方法。
思路分析:利用不定积分的运算性质和基本积分公式,直接求出不定积分! ★(1)思路: 被积函数 52x-=,由积分表中的公式(2)可解。
解:532223x dx x C --==-+⎰★(2)dx⎰思路:根据不定积分的线性性质,将被积函数分为两项,分别积分。
解:1141113332223()24dx x x dx x dx x dx x x C ---=-=-=-+⎰⎰⎰⎰★(3)22x x dx +⎰() 思路:根据不定积分的线性性质,将被积函数分为两项,分别积分。
解:2232122ln 23x xxx dx dx x dx x C +=+=++⎰⎰⎰() ★(4)3)x dx -思路:根据不定积分的线性性质,将被积函数分为两项,分别积分。
解:3153222223)325x dx x dx x dx x x C -=-=-+⎰⎰★★(5)4223311x x dx x +++⎰思路:观察到422223311311x x x x x ++=+++后,根据不定积分的线性性质,将被积函数分项,分别积分。
解:42232233113arctan 11x x dx x dx dx x x C x x ++=+=++++⎰⎰⎰ ★★(6)221x dx x+⎰ 思路:注意到222221111111x x x x x +-==-+++,根据不定积分的线性性质,将被积函数分项,分别积分。
解:2221arctan .11x dx dx dx x x C x x=-=-+++⎰⎰⎰注:容易看出(5)(6)两题的解题思路是一致的。
一般地,如果被积函数为一个有理的假分式,通常先将其分解为一个整式加上或减去一个真分式的形式,再分项积分。
★(7)x dx x x x ⎰34134(-+-)2 思路:分项积分。
练习五不定积分基础练习1、求⎰xdx 2sin .2、求⎰xdx 3sin .3、求⎰xdx tan .4、求⎰xdx 2tan .5、求⎰xdx 3tan .6、求⎰xdx sec .7、求⎰xdx 2sec .8、求⎰xdx 3sec .9、求⎰xdx arccos .101112+x sin 1sin 13、求⎰+dx x 2sin 31.16、求⎰xy21.17、求⎰++dx x x 2221.18192021、求⎰+dx x 313.25、求⎰+dx x x )4(6.26272829、求⎰+dx xx 4.33、求⎰+dx x x 241.34353637、求⎰+dx e x 2)1(.41、已知xx sin 是)(x f 的一个原函数,求⎰'dx x f x )(3.4243真题演练注:积分积不出来的函数(原函数存在但不是初等函数,无法求出原函数):①⎰dx e x 2,②⎰dx x x sin ,③⎰dx x ln 1,④⎰+dxx 41144、(1990数二)求⎰-dx x x 2)1(ln .454647、(1995数二)设2ln )1(222-=-x x x f 且x x f ln ))((=ϕ,求⎰dx x )(ϕ.48、(1996数二)求⎰+dx xxx) 1(arctan22.49505152、(2006)求⎰dx ee x xarcsin .5354练习五不定积分(答案)基础练习1.C x x +-42sin 2.提示:倍角公式降次.2.C x x ++-3cos 31cos .提示:凑微分法.3.C x +-cos ln .提示:凑微分法.14.C x+22tan arctan 21.提示:倍角公式后再分子分母同除以余弦的平方.15.C x ++312tan2arctan 32.提示:倍角公式后分子分母同除以余弦的平方.16.y x .提示:积分变量为x ,其他字母视为常数.17.C x ++)1arctan(.提示:不能分解因式,凑成反正切的导数.18.C x x +++21ln .提示:分母可以分解因式,用有理函数的积分方法.30.C x ++66)1(ln .提示:t x =6.31.C x x xx x x ++-+++-+--11arctan 21111ln 或C x x x +---arcsin 11ln 2.提示:令t xx =+-11或被积函数分子分母同乘x -1再令t x sin =.32.C x x +-+-31123.提示:原式dx x x x ⎰-+-=321111,令t x x =-+11.33.C xx x x ++++-333213)1(.提示:令t x tan =.34.C x x x +++arctan 21)1(22.提示:令t x tan =.45.C e e e x x x x +-+---1arctan 41412.提示:令t e x =-1,再分部积分.46.C x x x ++++-)cos 1(41cos 1cos 1ln 81.提示:凑微分.或C x x ++2tan ln 412tan 812.提示:倍角公式.47.C x x ++-1ln 2.提示:先求出11)(-+=x x x ϕ.48.C x x x x x +++--2221ln 21)(arctan 21arctan 1.提示:有理函数的积分,分部积分.或C xx x x x +++--221ln )(arctan 21arctan .提示:令t x =arctan .49.C e e x x x +++--)1ln()1(.提示:令t x =ln 再分部积分.。
不定积分是考研数学中的重要内容之一,以下是几个不定积分考研计算题的例子:
1.计算不定积分∫√(x^2-1) dx
这个题目考查了不定积分的计算方法和换元法的应用。
解题的关键在于将√(x^2-1)进行换元,令x=sect,从而将其转化为可积分的形式。
2.计算不定积分∫sin(x^2) dx
这个题目考查了不定积分的计算方法和分部积分法的应用。
解题的关键在于将
sin(x^2)进行分部积分,将其转化为可积分的形式。
3.计算不定积分∫(x^2+1)/(x^3+1) dx
这个题目考查了不定积分的计算方法和有理函数的积分方法。
解题的关键在于将有理函数进行分解,将其转化为可积分的形式。
4.计算不定积分∫e^(x^2) dx
这个题目考查了不定积分的计算方法和微积分基本定理的应用。
解题的关键在于将e^(x^2)进行微积分基本定理的运算,从而求出其不定积分的值。
以上只是不定积分考研计算题的一部分,实际上,不定积分的计算方法有很多种,需要考生在平时的学习中多加练习和掌握。
第4章不定积分内容概要课后习题全解习题4-11.求下列不定积分:知识点:直接积分法的练习——求不定积分的基本方法。
思路分析:利用不定积分的运算性质和基本积分公式,直接求出不定积分!★(1)思路: 被积函数52x-=,由积分表中的公式(2)可解。
解:532223x dx x C--==-+⎰★(2)思路:解:★(3)思路:解:★(4)思路:解:★★思路:解:42232233113arctan11x xdx x dx dx x x C x x++=+=++ ++⎰⎰⎰★★(6)221xdxx+⎰思路:注意到222221111111x xx x x+-==-+++,根据不定积分的线性性质,将被积函数分项,分别积分。
解:2221arctan .11x dx dx dx x x C x x=-=-+++⎰⎰⎰ 注:容易看出(5)(6)两题的解题思路是一致的。
一般地,如果被积函数为一个有理的假分式,通常先将其分解为一个整式加上或减去一个真分式的形式,再分项积分。
★(7)x dx x x x⎰34134(-+-2 思路:分项积分。
解:3411x dx --134(-+-) ★(8)思路:解:★★思路:解:★★思路:解:★(11)1x e -⎰ 解:21(1)(1)(1).11x x x x x x x e e e dx dx e dx e x C e e --+==+=++--⎰⎰⎰ ★★(12)3x x e dx ⎰思路:初中数学中有同底数幂的乘法: 指数不变,底数相乘。
显然33x x x e e =()。
解:333.ln(3)x x x xe e dx e dx C e ==+⎰⎰()() ★★(13)2cot xdx ⎰思路:应用三角恒等式“22cotcsc 1x x =-”。
解:22cot (csc 1)cot xdx x dx x x C =-=--+⎰⎰★★(14)2352x xx dx ⋅-⋅⎰思路:解:★★思路:解:★★思路:解:★(17)思路:解:★(18)22cos 2cos sin x dx x x ⋅⎰ 思路:同上题方法,应用“22cos 2cos sin x x x =-”,分项积分。
《高等数学》不定积分课后习题详解各位读友大家好,此文档由网络收集而来,欢迎您下载,谢谢篇一:高等数学第四章不定积分习题第四章不定积分4 – 1不定积分的概念与性质一.填空题1.若在区间上F?(x)?f(x),则F(x)叫做f(x)在该区间上的一个f(x)的所有原函数叫做f(x)在该区间上的__________。
2.F(x)是f(x)的一个原函数,则y=F(x)的图形为?(x)的一条_________. 3.因为d(arcsinx)?1?x2dx,所以arcsinx是______的一个原函数。
4.若曲线y=?(x)上点(x,y)的切线斜率与x成正比例,并且通过点A(1,6)和B(2,-9),则该曲线方程为__________ 。
二.是非判断题1.若f?x?的某个原函数为常数,则f?x??0. [ ] 2.一切初等函数在其定义区间上都有原函数. [ ] 3.3??f?x?dx???f??x?dx. [ ]?4.若f?x?在某一区间内不连续,则在这个区间内f?x?必无原函数. [ ] ?ln?ax?与y?lnx是同一函数的原函数. [ ] 三.单项选择题1.c为任意常数,且F’(x)=f(x),下式成立的有。
(A)?F’(x)dx?f(x)+c;(B)?f(x)dx=F(x)+c;(C)?F(x)dx?F’(x)+c;(D) ?f’(x)dx=F(x) +c.2. F(x)和G(x)是函数f(x)的任意两个原函数,f(x)?0,则下式成立的有。
(A)F(x)=cG(x); (B)F(x)= G(x)+c;(C)F(x)+G(x)=c; (D) F(x)?G(x)=c. 3.下列各式中是f(x)?sin|x|的原函数。
(A) y??cos|x| ; (B) y=-|cosx|;(c)y=??cosx,x?0,cosx?2,x?0;(D) y=??cosx?c1,x?0,cosx?c2,x?0.c1、c2任意常数。
10分钟掌握高数上不定积分问题(考研、期末复习均可以用)好久没有更新高数的内容了,之前一直更新的是概率论和线性代数的内容,其中概率基本更完了,线性代数还没,知识点有点多,道阻且长,哭唧唧T_T!!下面是之前更新的内容,请自取10分钟掌握高等数学上册函数极限求解问题(考研、期末复习均可以用)10分钟掌握高等数学上册导数及微分问题(考研、期末复习均可以用)10分钟掌握高等数学上册函数图像绘制问题(考研、期末复习均可以用)10分钟掌握中值定理相关问题(考研、期末复习均可以用)码字不易,观看后的同学请给个赞+关注如果有考研或是期末复习方面问题的话可以随时留言或者私信【答学百科】,更多期末复习资料更多更新内容也可以点击下方链接加入社群--------------分割线---------------首先简单介绍下积分,积分是导数的一个反向求解过程,很多人在高中的时候是学过导数的,所以在大学再学的时候会觉得比较简单,但是到了积分这一节,会突然卡住,发现怎么那么难,正着做会,反着就不会了,那么下面重点讲讲不定积分的求解吧一、原函数与不定积分的基本概念1、原函数设 f(x),F(x) 为定义在区间 I 上的函数,若对一切的 x\in I ,有 F'(x)=f(x) ,则称 F(x) 为 f(x) 的原函数备注:(1)函数 f(x) 是否存在原函数与区间 I 有关(2)连续函数一定存在原函数,反之不对(3)有第一类间断的函数一定不存在原函数,但有第二类间断点的函数可能有原函数(这句话还有另一种表达方式:即某个函数的导函数不一定连续),如F(x)=x^{2}sin\frac{1}{x}(x\ne0) ,F(x)=0(x=0)f(x)=2xsin\frac{1}{x}-cos\frac{1}{x}(x\ne0) ,f(x)=0(x=0)显然 F'(x)=f(x) ,但 x=0 为 f(x) 的二类间断点,即导函数不连续(4)若 f(x) 有原函数,则一定有无数个原函数,且任意两个原函数之差为常数(5)原函数、函数及导函数对比2、不定积分设 F(x) 为 f(x) 的一个原函数,则 f(x) 的所有原函数F(x)+C 称为 f(x) 的不定积分,记为 \int f(x)dx=F(x)+C注解:(1)\int [f(x)\pm g(x)]dx=\int f(x)dx\pm \int g(x)dx (2) \int kf(x)dx=k\int f(x)dx【例题】\int (x+\frac{1}{x})dx=\int xdx+\int\frac{1}{x}dx=\frac{1}{2}x^{2}+ln\left| x\right|+C\int 5xdx=5\intxdx=5\times\frac{1}{2}x^{2}=\frac{5}{2}x^{2}+C二、不定积分基本公式1、常数函数积分\int kdx=kx+C2、幂函数积分\int x^{n}dx=\frac{1}{n+1}x^{n+1}+C ,\int\frac{1}{x}dx=ln\left| x \right|+C3、指数函数积分\int a^{x}dx=\frac{1}{lna}a^{x}+C ,\inte^{x}dx=e^{x}+C4、三角函数积分\int sinxdx=-cosx+C ,\int cosxdx=sinx+C,\inttanxdx=-ln\left| cosx \right|+C, \int cotxdx=ln\left| sinx \right|+C , \int secxdx=ln\left| secx+tanx\right|+C , \int cscxdx=ln\left| cscx-cotx\right|+C , \int sec^{2}xdx=tanx+C , \intcsc^{2}xdx=-cotx+C , \int secxtanxdx=secx+C , \int cscxcotxdx=-cscx+C5、特殊函数积分\int \frac{1}{\sqrt{1-x^{2}}}dx=arcsinx+C , \int\frac{1}{1+x^{2}}dx=arctanx+C三、不定积分的积分法不定积分的积分方法主要有五种:一类换元法、二类换元法、分步积分法、有理函数积分法、三角函数积分法,课本上一般只介绍了前三种,不够全面,下面具体来看看(一)一类换元法(凑微法)1、定义设 f(u) 的原函数为 F(u) , \varphi(x) 为可导函数,则\int f[\varphi(x)]\varphi'(x)dx=\intf[\varphi(x)]d\varphi(x)令 \varphi(x)=u ,则原式 =\intf(u)du=F(u)+C=F[\varphi(x)]+C在微凑法里面,很多同学会懵逼:d后面那个是怎么来的,完全没有思路实际上,一类换元法的话会涉及到微分的知识,如果对微分熟悉的同学应该还是可以看懂的,下面简单讲解一下回顾下微分的内容, dy=f'(x)dx ,其中 y=f(x) ,基于这个点,看下几个例子y=x^{2},dy=2xdx\Rightarrowdx^{2}=2xdxy=sinx,dy=cosxdx\Rightarrowdsinx=cosxdx【例题】\int 2xdx=\int d(x^{2})=x^{2}+C\intcosxdx=\int d(sinx)=sinx+C上述两道题从第一步到第二部的变化现在应该可以看懂了,主要就是利用微分的形式进行变化的2、凑微法基本公式以下列举了一些凑微法中常用的公式,不过不建议大家去背下来,主要还是要靠题目去巩固【例题】\int \frac{arcsinx}{\sqrt{1-x^{2}}}dx=\intarcsinxdarcsinx=\frac{1}{2}(arcsinx)^2+C(二)二类换元法1、定义设 \varphi(t) 为单调可导函数,且\varphi'(t)\ne0, f(x) 有原函数,则令 x=\varphi(t)\int f(x)dx=\int f[\varphi(t)]\varphi'(t)dt=\intg(t)dt=G(t)+C =G[\varphi^{-1}(x)]+C2、适用范围(1)二类换元法经常使用在根号下的平方相加减的积分计算中,这时候就利用三角替换进行解答主要利用两个三角函数公式的变换:sin^{2}x+cos^{2}x=1 , tan^{2}x+1=sec^{2}x ,利用三角函数的变化,去掉根号,再进行计算,常用的替换如下:情形一:若函数中含有 \sqrt{a^{2}-x^{2}} ,变换 x=asint情形二:若函数中含有 \sqrt{a^{2}+x^{2}},变换 x=atant情形三:若函数中含有 \sqrt{x^{2}-a^{2}},变换 x=asect(2)无理函数化成有利函数的积分【例题1】求解\int \frac{dx}{\sqrt{x}+1}解答:令 \sqrt{x}=t,x=t^{2},dx=2tdt原式为 \int\frac{dx}{\sqrt{x}+1}=\int\frac{2tdt}{t+1}=\int \frac{2t+2-2}{t+1}dt=2-\int \frac{2}{t+1}dt=2t-2ln\left| t+1\right|+C最后将 t 换回 x 即可,即原函数为2\sqrt{x}-2ln\left| \sqrt{x}+1 \right|+C【例题2】求解 \int \frac{dx}{\sqrt{1+x^{2}}}解答:令 x=tant,dx=sec^{2}t原式为 \int\frac{sec^{2}tdt}{\sqrt{1+tan^{2}t}}=\int\frac{sec^2t}{sect}dt=\int sectdt=ln\left|tant+sect \right|+C做到这边很多人又有疑问了,tant 可以换回去 x ,那么 sect 呢,如何换成 x的表达式,这里介绍一种图像结合的方法,大家看下下面这张三角形结合直角三角形及t和x的函数关系,即可推导出其余三角函数的公式所以原式为 =ln\left|x+\sqrt{1+x^{2}} \right|+C(三)分部积分法1、定义设 u(x),v(x) 连续可导,则分部积分法公式为 \intu(x)dv(x)=u(x)v(x)-\int v(x)du(x)2、适用情况以下几种形式可以采用分部积分法进行计算:(1)被积函数为幂函数与指数函数之积,如\int x^ne^{x}dx (2)被积函数为幂函数与指数函数之积,如\int x^nlnxdx (3)被积函数为幂函数与三角函数之积(4)被积函数为幂函数与反三角函数之积(5)被积函数为指数函数与三角函数之积(6)被积函数含有 sec^nx 或 csc^nx ( n 为奇数)备注:用分部积分法时一定要注意,哪个函数设为 u(x) ,哪个函数为 v(x) ,下列简述下不同的设法最后的结果是怎么样的【例题】求解 \int xe^{x}dx解答一:u(x)=e^{x},v'(x)=x 则u'(x)=e^{x},v(x)=\frac{1}{2}x^2\intxe^{x}dx=\inte^{x}d\frac{1}{2}x^2=\frac{1}{2}x^2e^{x}-\int\frac{1}{2}x^2e^{x}dx做到这发现一个问题,原来的积分仅为一次方,而用了一次分部积分后发现变成了二次方,解答难度变得更大了,这说明在函数的假设过程中是有问题的,若利用该方法继续往下算,会发现永远算不出来解答二:u(x)=x,v'(x)=e^{x} 则 u'(x)=1,v(x)=e^{x}\intxe^{x}dx=\int xde^{x}=xe^{x}-\inte^{x}dx=xe^{x}-e^{x}+C做到这里会发现分部积分法最重要的就是要将 u,v 设正确了,只要假设正确了,一般就能做出来(四)有理函数积分1、形式设 R(x)=\frac{P(x)}{Q(x)} ,其中 P(x),Q(x) 为多项式,此处仅考虑P(x)的次数比 Q(x) 次数低时的情况(若P(x)的次数比 Q(x) 次数高时,可对 P(x) 进行拆分)(1) \int \frac{dx}{(x+a)(x+b)}=\int\frac{A}{(x+a)}+\frac{B}{(x+b)}dx(2) \int \frac{dx}{(x+a)(x+b)^2}=\int\frac{A}{(x+a)}+\frac{B}{(x+b)}+\frac{C}{(x+b)^2}dx(3)\int \frac{dx}{(x+a)(x^2+bx+c)}=\int\frac{A}{(x+a)}+\frac{Bx+C}{(x^2+bx+c)}dx将有理函数设成上面带有 A,B,C 的函数,通过与原式对比,解答出 A,B,C ,再进行计算【例题】求解 \int \frac{x+1}{x^2-x-6}dx分析:\frac{x+1}{x^2-x-6}=\frac{x+1}{(x+2)(x-3)}=\frac{A}{(x+2)}+\frac{B}{(x-3)}由 A(x-3)+B(x+2)=(A+B)x+(2B-3A)=x+1A+B=1 , 2B-3A=1\RightarrowA=\frac{1}{5} , B=\frac{4}{5}解答:\int \frac{x+1}{x^2-x-6}dx=\int\frac{1}{5}\frac{1}{x+2}+\frac{4}{5}\frac{1}{x-3}dx\frac{1}{5}ln\left| x+2\right|+\frac{4}{5}ln\left| x-3 \right|+C(五)三角函数积分三角函数的积分一般利用几个基础的三角变换公式进行化简,化简后再进行积分求解:1、倍角公式:sin2x=2sinxcosx , cos2x=cos^2x-sin^2x=2cos^2x-1=1-2sin^2x2、半角公式:利用背角公式进行推导,此处不进行列举3、和积化差公式:sin\alpha+sin\beta=2sin(\frac{\alpha}{2}+\frac{\beta}{ 2})cos(\frac{\alpha}{2}-\frac{\beta}{2})sin\alpha-sin\beta=2cos(\frac{\alpha}{2}+\frac{\beta}{2})sin(\fr ac{\alpha}{2}-\frac{\beta}{2})cos\alpha+cos\beta=2cos(\frac{\alpha}{2}+\frac{\beta}{ 2})cos(\frac{\alpha}{2}-\frac{\beta}{2})cos\alpha-cos\beta=-2sin(\frac{\alpha}{2}+\frac{\beta}{2})sin(\frac{\alpha }{2}-\frac{\beta}{2})4、万能公式法令 tan\frac{x}{2}=u ,则 sinx=\frac{2u}{1+u^2} ,cosx=\frac{1-u^2}{1+u^2} , dx=\frac{2}{1+u^2}du利用万能公式便可将三角函数积分变换成有理函数积分进行求解,不过该解法相对比较麻烦,很少会采用该方法进行计算不定积分的解答方法基本就是这些了,方法比较多,但是不同方法有对应的积分形式,只要熟悉了积分形式,解答的时候也相对快捷--------------分割线---------------码字不易,请大家点个赞吧~另外如果有考研或者数学方面问题的话可以随时留言或者私信,有问必答哈~也可以点击头像加入社群进行交流~。
考研数学高等数学强化习题-不定积分-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN模块五 不定积分Ⅰ经典习题一.原函数与不定积分1、设,0(),0x e x f x x x ⎧≥=⎨<⎩,1sin ,0()0,0x x g x xx ⎧≠⎪=⎨⎪=⎩下述命题成立的是( ) (A )()f x 在[1,1]-上存在原函数 (B )(0)g '存在(C )()g x 在[1,1]-上存在原函数 (D )1()()xF x f t dt -=⎰,则(0)F '存在2、若()f x 的导函数是sin x ,则()f x 有一个原函数为 ( )(A) 1sin x + (B) 1sin x - (C) 1cos x + (D) 1cos x -3、在下列等式中,正确的结果是 ( )(A) ()()df x dx f x dx =⎰ (B) ()()f x dx f x '=⎰(C) ()()df x f x =⎰ (D) ()()d f x dx f x =⎰ 4、已知()F x 是()f x 的一个原函数,则()--=⎰x x e f e dx _____.二.有理函数积分5、计算下列不定积分(1)32211++-⎰x x dx x (2)()()222311x dx x x +-+⎰ (3)25613x dx x x +-+⎰ (4)2100(1)-⎰x dx x (5)21(21)(1)++⎰dx x x (6)21(1)-⎰dx x x(7)()7711x dx x x -+⎰ (8)226114(1)-+-⎰x x dx x x (9)()()22121---⎰dx xx x (10)()()3222412+++++⎰x x xdx xx x(11)241x dx x -⎰ (12)()2311x dx x x +-⎰ (13)33156x dx x x ++-⎰ (14)421dxx x ++⎰三.可化为有理函数的积分1.三角有理式6、计算下列不定积分 (1)()1sin sin 1cos ++⎰xdx x x (2)3sin cos ⎰dx x x(3)3sin 2cos +⎰x dx x (4)211cos +⎰dx x (5)sin 1sin +⎰x dx x (6)22221sin cos +⎰dx a x b x(7)()()210sin cos ≠+⎰dx ab a x b x (8)()12cos sin dx x x+⎰(9)64tan cos sin ⎰x x dx x(10)41sin ⎰dx x 2.指数有理式的积分7、计算下列不定积分(1)311++⎰x xe dx e (2)211+⎰x dx e (3)1x x dx e e --⎰(4)()211x dx e +⎰ 四.根式的处理8、计算下列不定积分 (1) (2)(3)3(4)⎰(5) (6)dx x⎰(7) (8)9、计算下列不定积分(1)()0>a (2)(3)(4)dx (5) (6)五.分部积分法的使用10、计算下列不定积分 (1)2ln sin sin ⎰x dx x (2)()2ln 1-⎰xdx x (3)2sin ⎰x xdx (4)22arctan 1+⎰x xdx x (5)()2ln 1+-⎰x x dx x (6)2arctan ⎰xxe dx e (7)()2arcsin ⎰x dx (8)2ln 1-⎰x dx x11、计算下列不定积分(1)(2ln x dx⎰ (2)2xdx(3)⎰(4)(5)()22arctan 1x xdx x +⎰(6)⎰ (7)2cos sin cos xx xedx x +⎰ (8)22sec tan x x x dx x -⎰ 12、若()f x 的一个原函数为2ln x ,则()'=⎰xf x dx ( ) (A) 2ln ln -+x x C (B) 22ln ln ++x x C (C) 22ln ln -+x x C (D) 2ln ln ++x x C13、已知sin xx是()f x 的原函数,求()3'⎰x f x dx . 14、已知曲线()y f x =过点1(0,)2-,且其上任一点(,)x y 处的切线斜率为2ln(1)x x +,求()f x .15、求积分()sin ln ⎰x dx .16、已知()f x 有二阶连续导数,证明:()()()121212124x xf x dx f x f x C '''-=---+⎰. 六.其他考查形式17、设231,0()1,012,1x f x x x x x <⎧⎪=+<≤⎨⎪>⎩求 ()f x dx ⎰.18、设22(sin )cos 2tan (01),f x x x x '=+<<则()___f x =Ⅱ参考答案一.原函数与不定积分1、【答案】:(C )【解析】:()g x 在[1,1]-上连续,故存在原函数(A )不正确,()f x 在点0x =处具有跳跃间断点,故在包含此点的区间内不存在原函数2、【答案】:(B)【解析】:由()f x 的导函数是sin x ,即()sin f x x '=,得()()sin cos f x f x dx xdx x C '===-+⎰⎰, 其中C 为任意常数.所以()f x 的原函数12()()(cos )sin F x f x dx x C dx x C x C ==-+=-++⎰⎰,其中12,C C 为任意常数.令10C =,21C =得()1sin F x x =-.故选(B). 3、【答案】:(A)【解析】:由不定积分的概念和性质可知,()()()()df x dx f x dx f x .dx'==⎰⎰()()()f x dx df x f x C '==+⎰⎰,C 为常数.()()d f x dx f x dx.=⎰故应选(A).4、【答案】:()--+x F e C【解析】:因为()F x 是()f x 的一个原函数,故()()'=F x f x .令-=x u e ,则()()()()()-----=-=-=-+=-+⎰⎰⎰x x x x x e f e dx f e de f u du F u C F e C . 二.有理函数积分5、(1)【答案】:()3211ln221-++++x x x C x【解析】:()()322223212131111221111ln 221+++⎡⎤⎛⎫=++=++- ⎪⎢⎥---+⎣⎦⎝⎭-=++++⎰⎰⎰x x x x dx x dx x dx x x x x x x x Cx(2)【答案】: ()21513ln 1ln 1ln +1arctan 4422x x x x C -++---+(3)【解析】:通过变换,将积分转化为常见积分,即222538613613613x x dx dx dx x x x x x x +-=+-+-+-+⎰⎰⎰2221(613)82613(34d x x dx x x x -+=+-+-+⎰⎰) 223(1ln(613)432(1x d x x x -=-++-+⎰)2)2213ln(613)4arctan 22x x x C -=-+++(4)【解析】:原式=1001111()()()x x dx x +-+-⎰99100111()()x dxdx x x +=+--⎰⎰ 98991002111()()()dx dx dxx x x =++---⎰⎰⎰979899111974999()()()x x x C ------=---+ (5)【解析】:设221(21)(1)211+=+++++A Bx Cx x x x ,计算得421;;555==-=A B C .()()2222224211211211555(21)(1)2115215151211ln 21ln 1arctan 555⎛⎫-++ ⎪+=+=-+ ⎪+++++++ ⎪⎝⎭=+-+++⎰⎰⎰⎰⎰x d x d x dx dx dx x x x x x x x x x x C(6)【解析】:22221111111(1)(1)(1)(1)1(1)--=-=-+=-+------x x x x x x x x x x x x22221111111ln (1)(1)(1)1(1)11⎡⎤--==-=-+=-+⎢⎥-------⎣⎦⎰⎰x x x dx dx C x x x x x x x x x x x (7)【解析】:72ln ln 17x x C -++(8)【解析】:2226114421(1)1(1)-+=+----x x x x x x x222611442114ln 2ln 1(1)1(1)1⎛⎫-+=+-=+-++ ⎪----⎝⎭⎰⎰x x dx dx x x C x x x x x x (9)【解析】:()()()()()()222211211212111==+++-+-----+--A B C Dx x x xx x x x x x 其中1111;;;31242==-=-=-A B C D .故()()()()()22222111111312422112121111111ln 2ln 1ln 1312421⎛⎫--- ⎪==+++ ⎪-+-------- ⎪⎝⎭=--+--++-⎰⎰dx dx x x x x x x x x x x x x x C x (10)【解析】:()()()322222421122+++=+++++++++x x xA B Cx Dx x x xx x x 其中1;2;0;1====-A B C D .()()()3222222412121ln 22121122⎛⎫++=+-=+-- ⎪ ⎪++++++++++⎝⎭⎰⎰⎰x x xdx dx x dx x x x x x x x x xx 2221121122⎛⎫+ ⎪⎝⎭==+++⎛⎫⎛⎫++⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎰⎰d x dx C x x x , 故()()322242ln 2212++=+-++++⎰x x xdx x C x x x x (11)【解析】:111lnarctan 412x x C x +-+-(12)【解析】:()221ln ln 1ln 136x x x x C -+-++++(13)【答案】:【解析】:(14)【答案】:2211ln 41x x C x x ++++-+ 【解析】:()()42222222111122221111111ln 41x x dx dx dx x x x x x x x x x x x x C x x ⎡⎤+-⎢⎥==-⎢⎥++++-+++-+⎢⎥⎣⎦++=+-+⎰⎰⎰6、(1)【解析】:利用万能公式:22212cos ,sin ,(tan )112t t xx x t t t -===++,令2arctan x t =,则221=+dx dt t()2211ln 86x x C x x -++++333222111117544215656161211123422411114ln 14282321231224⎛⎫+ ⎪+-⎛⎫=+=+- ⎪ ⎪+-+--++⎝⎭ ⎪⎝⎭⎡⎤⎛⎫+ ⎪⎢⎥⎡⎤⎛⎫⋅++⎢⎥ ⎪⎝⎭⎢⎥⎛⎫⎣⎦⎣⎦=+----⋅⋅ ⎪⎝⎭⎛⎫⎛⎫⎛⎫+++ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎰⎰⎰⎰x x x dx dx x dx x x x x x x x x dd x x x dx x x ()222111ln 86+-=++++⎰dx x x C x x()22222222211sin 1111112ln sin 1cos 2422111111tan ln tan tan 42222⎛⎫+ ⎪+++⎛⎫⎝⎭==++=+++ ⎪+⎛⎫-⎝⎭+ ⎪++⎝⎭=+++⎰⎰⎰t x t t dx dt t dt t t t C x x t t t t t x x x C (2)【答案】:21tan ln tan 2x x C ++【解析】:先作恒等变形,凑微分得2241tan 1tan tan ln tan tan cos tan 2dx x I d x x x C x x x +===++⎰⎰ (3)【解析】:()231cos sin cos 2cos 2cos -=-++⎰⎰x x dx d x x x,令cos =t x ,故322222sin 1143322cos 22221123ln 2cos 2cos 3ln cos 222---+⎛⎫=-===-+ ⎪+++++⎝⎭=-+++=-+++⎰⎰⎰⎰⎰x t t t dx dt dt dt t dt x t t t t t t t C x x x C(4)【解析】:()222211tan 1cos 2tan cos 1sec ===++++⎰⎰⎰d x dx dx C x x x x (5)【解析】:()()2222sin 1sin sin sin tan tan sec sec 11sin cos cos sec tan -==-=--+=-++⎰⎰⎰⎰⎰⎰x x x x dx dx dx xdx x xdx x dx x x x x x x C (6)【解析】:()22222222222tan 1sec 11arctan tan sin cos tan tan ⎛⎫===+ ⎪+++⎝⎭⎰⎰⎰d a x x a dx dx x C a x b x a x b a a x b abb(7)【解析】:()()()()22222tan 1sec 111tan sin cos tan tan cos sin cos +===-⋅+++++=-++⎰⎰⎰d a x b xdx dx C a a a x ba xb x a x b a x b xC a x ab x(8)【解析】:()()()231cos 2cos 1ln 61cos -+++x x C x (()()()111ln 2cos ln 1cos ln 1cos 326+-++-+x x x C ) (9)【解析】:()22654331sin tan cos cos sin sin sin sin -==⎰⎰⎰x x x xdx dx d x xx x 令sin =t x 则原式为()226243321tan cos 21112ln sin 22-⎛⎫==-+=--+ ⎪⎝⎭⎰⎰⎰t x xdx dt t dt t t C x t t t t即662442tan cos tan cos 11sin 2ln sin sin sin 22sin ==--+⎰⎰x x x x dx dx x x C x x x(10)【解析】:()22222224431sin cos csc 1cot csc csc cot sin sin 1cot cot 3+==+=+=--+⎰⎰⎰⎰⎰x x dx dx x x dx xdx x xdx x x x x C 7、(1)【解析】: 方法一:()()333221*********ln ln 22=+++⎛⎫===+-⎪+++⎝⎭=+-+=+-+⎰⎰⎰⎰xx x t e xx x x x x x e e t dx de dt t dt e t t t e e t t t C e e e C方法二:令1=+x t e ,则()11,ln 1,1=-=-=-x e t x t dx t . 则原式为()332111133111-++-+=⋅=+--⎰⎰⎰x x t e t t dx dt dt e t t t (2)【解析】:()()()()222222*********ln ln 1ln 122=-⎛⎫===+⎪++++⎝⎭=-++=-++⎰⎰⎰⎰xxt e x x x x e t dx dx dt dt e t t e e t t t t C x e C(3)【解析】:11ln 21x xe C e -++(4)【解析】:()1ln 11x xx e C e+-+++ 四.根式的处理8、(1)【解析】:)4ln 1C +(2)【解析】:=⎰令4=t ()324414,11-==--t x dx dt t t .()()324242244144111211111ln2arctan 2arctan 1-⎛⎫=--⋅⋅=-=- ⎪--+⎝⎭-+=-+=--⎰⎰⎰t t t dt dt dt t t t t t tt C Ct(3)【解析】:令12=t 1211,12==x t dx t dt.()6411141283513315139412421121224244424451335133--=⋅=--=--+=--+⎰⎰t t t dt t t t dt t t t t C x x x C(4)【答案】:)1C+【解析】:令21,2t t x dx tdt +===于是 t t t te dt te e dt ==-⎰⎰⎰())11.t t e C C =-+=+(5)【答案】:C -+【解析】:⎰1x t=21dt t ⎫-=-⎪⎭ln1t C C=-=--++=-+(6)33arccos Cx+(7)()3223113x Cx++(8)C9、(1)【答案】:1(ln arcsin)2++xCa【解析】:令tax sin=,则原式1cos sin1cos sin2sin cos2sin cost t t tdt dtt t t t-+=+++⎰⎰111ln sin cos(ln arcsin)222=+++=++xt t t C Ca(2)=令12secθ-=x,则2sec tanθθθ=dx d,原式为()2sec tan sec2sec12tan2sec12cosθθθθθθθθθθ====+++⎰⎰⎰d d d利用万能公式:22212cos,sin,(tan)112t t xx x tt t-===++222cos3θθ==+++⎰⎰ddt Ct再将变量还原即可。